高速公路机电设备防雷技术探索

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机电设备在高速公路系统中的重要度越来越高，已成为高速公路必不可少的组成部分，无论是运行还是管理，都需要得到机电设备的支撑。然而，作为一种新型电子设备，其对外界影响因素十分敏感，尤其是雷电这种突发因素，带来的影响与损失不容忽视。

1雷电危害

在公路交通系统当中，高速公路所占比例越来越大，是现阶段最主要的交通通行模式。在科技快速发展的影响下，高速公路引入了很多机电设备，包括实时监控系统、照明系统和收费系统等，使得高速公路运行与管理都实现了电子化，极大的提高了运行与管理效率，同时也为运行安全提供了一定保障。然而，在大规模引入机电设备的同时，也面临到一系列困扰，比如在雷电天气下设备容易遭到损坏等，严重时还会引起安全事故，造成难以挽回的后果，影响高速公路的正常运行与发展[1]。一般而言，机电设备受雷电的影响主要表现为直击雷和感应雷。其中，直击雷具有很高的电压，可在极短的时间内产生大电流，导致设备遭到严重损坏；而感应雷则发生在雷电流进入大地的过程中，于雷击处产生强磁场，设备在磁场当中与磁场切割，产生闪击，致使设备损坏。与感应雷相比，由直击雷造成的破坏较大，尝使设备与系统直接瘫痪，所以在防雷工作中通常将直接雷防范作为重点。就目前来看，高速公路所用机电设备正不断增多，以感应雷引起的事故也在日益加重，所以必须对此引起足够的重视。为切实保证高速公路系统运行稳定性和安全性，应在日常做好防雷保护工作，将直击雷和感应雷都作为重点防范对象，加强防雷管理，减少或避免雷击事故的发生，在保护设备的同时，也保障人员自身安全。对设备防雷技术而言，其应用需要从两方面入手，即防雷接地和防雷处理，以此形成完善有效的防护体系，创造良好系统运行环境。

2防雷技术

高速公路作为当代公路交通核心表现形式，在社会生产生活当中扮演的角色至关重要，无法取代；其主要为物流运输和出行提供必要的交通服务，提供出行安全保障，同时自身也应得到有效的保护，需要选用有效和先进的设备防雷技术，进而从根本上防止事故发生。2.1设备防雷接地。在设备防雷工作中，设备接地十分重要，无论直击雷或感应雷，均要求将雷电流引到大地，这也是后续细化工作的基础。若要提高设备及系统的运行可靠性，避免遭到雷击而无法工作或引发事故，就必须建立良好的设备接地系统，并对所有操作指标和参数予以规范，从而实现最佳防雷效果，保障设备、系统、人员三方安全。至于设备防雷接地的方式，一般有很多种，在现实中需要充分考虑需要，结合不同方式的效果妥善选择。通常情况下，较常用的接地方式有以下四种：第一，防雷接地；第二，交流工作接地；第三，直流工作接地；第四，安全保护接地。对收费系统而言，需要配电中心、监控中心和收费站连接到一起，采用扁钢带实施可靠连接，确保地网处在均压等电压，以此来避免电位反击。借助等电位连接方式，可以从根本上提高防雷水平，此外还能小幅放宽接地电阻，以便缩减收费系统成本[2]。从交流电路角度分析，变压器为系统重要组成部分，在高速公路系统中同样具有重要作用。对于机电设备变压器，其和外部电网直接连接，一般都设于室外，如果遭到雷击，则在感应电流作用下，将产生不同程度的损坏。而变压器损坏将使系统受到严重影响，因为变压器直接和供电系统相连，损坏后无法工作，造成一定威胁。为了防止变压器在损坏之后对机电系统造成过大的影响，需对变压器实施接地。在变压器接地过程中，可将中性点与大地之间建立联系，以此在遭到损坏后可以直接跳闸，一方面保护变压器本身；另一方面减少对机电设备造成的影响。当初在正常状态时，机电设备为带电体，因受到众多外界因素的干扰，设备自身绝缘性能将大幅减弱，导致绝缘层破坏，此时遭到雷击，将使大地、人和设备三者形成通路，引起触电等重大安全事故。为了减少这种事故的发生，需对设备不带电部分进行接地保护，在绝缘层破坏的情况下，可依靠接地装置来向大地引入泄漏电流，这样能有效防止触电风险。2.2设备防雷措施。2.2.1监控系统设备防雷。收费区一般都会装有监控系统与设备，其数量和车道数量有关，通常不能少于6台。为确保监控效果，需强化对监控系统及设备的保护，避免设备遭到雷击，防止因监控瘫痪造成的拥堵。基于此，需在系统控制线路设置防雷器械，按照就近原则，对防雷器械实施接地，也可直接连接于设备外壳。此外，还需在设备输出端设置风雷器。在对监控系统的线路进行敷设时，需使线路穿过金属管，再埋设进地下，不得直接裸露于地面，否则将增大雷击概率[3]。监控系统防雷如图1所示。2.2.2收费系统设备防雷。在科技日益发展的刺激之下，高速公路所用电子技术正快速更新，基于网络化的设备数量与类型都在逐渐增多，系统精确性、可靠性与显示清晰度都有了很大程度的提高，但在这种情况下，也使系统和设备面临更严重的雷击问题。防雷是确保系统安全运行的基础工作，实际情况中，需在网卡端口及网线处等配置防雷器，以此隔断雷电流，确保系统及设备能在复杂环境下可靠运行。另外，还需在路由器和监控中心同轴线增设防雷器，采用和监控系统相同的处理措施，在对端口防雷器进行安装时，需要严格按照就近的基本原则，在设备外壳设置防雷器，也可进行直接接地[4]。2.2.3电源线路防雷。在三相电源变压器接地处增设避雷器。除此之外，变压器外壳、电缆外绝缘层和零线均需采用防雷措施予以保护，作业使严格遵循就近的基本原则。对于低压线路，需在地下进行敷设，在金属管中穿入线缆，再将其埋设于地下，以此防止遭到直击雷。监控系统和配电系统之间的部分也应进行地下埋设，同时予以屏蔽处理。一般而言，高速公路收费系统主要为弱电系统，因此可以在端口处配置单相电源防雷系统，并且所用电缆要具有屏蔽功能，在地下进行埋设。2.2.4通信系统设备防雷。通信系统是高速公路机电核心部分，主要完成对信号的传输，提供必要的通信服务。通常情况下，通信系统具有很大的跨度，防雷难度相对较大。在系统传输设备柜上，需预备至少两个接地螺栓，采用单点接地方式使其与大地直接相连，分别为工作地线和二次保护地线。交流配电系统处于正常运行状态时，需设立安全且独立的环境，使保护地线完全断开，如果实际条件不允许进行这项操作，则要和配线架防雷合并使用，但要以安装电源防雷装置为前提，以免产生干扰信号。2.2.5照明系统设备防雷。从当前的情况看，照明系统正致力于应用绿色材料，这是生态环保理念与科技发展的必然趋势。用于高速公路的照明系统，为有效保证资源利用率，降低电能消耗，正大规模采用太阳能技术，使基于太阳能的不同灯具相继问世。这些灯具都具有亮度高、能耗少的特征，特别是在安全环保和节能方面有着显著的优势，是值得大范围推广的新型照明设备。但是，这种新型灯具还有一个特点就是充放电系统特殊，并涉及一系列电气设备，无论是充放电系统还是电气设备，均属弱电，一旦遭受雷击，将造成恶劣后果。因此，在防雷保护工作中，需要重视这种新型装置的专用化防雷，比如安装专用浪涌保护装置，提高系统与设备自身防雷水平，防止由雷击造成事故，以减少或避免损失[5]。

3结语

高速公路作为现阶段交通运输系统主要模式，其地位和价值都无法取代。高速公路具有使用频率高的特点，为便于运行和管理，通常会在两侧布置一系列机电设备，以此形成完整的机电系统。但通过对机电设备的了解发现，其大多属于电子系统，具有很高的敏感度，不仅容易遭受雷击，而且遭到雷击后还会造成严重的后果。因此，在实际工作中必须加强防雷措施，根据设备的类型、特点和要求采取有效的防雷措施，提高设备及系统的防雷水平。

参考文献：

[1]陈云生.高速公路机电设备防雷技术分析[J].中国高新技术企业，2017（5）：212-213.

[2]陈翔.高速公路机电设备防雷技术探讨[J].交通世界，2016（25）：113-114，117.

[3]张亢.新时期公路机电设备防雷技术分析[J].交通世界（工程技术），2015（7）：84-85.

[4]霍树明.高速公路机电防雷接地技术分析[J].硅谷，2014（4）：66，64.

[5]樊亮.高速公路机电设备防雷技术的探讨[J].中国新技术新产品，2012（5）：119，123.

作者:包志勇 单位:1.河北省交通规划设计院 2.河北博汇建筑设计咨询有限公司